[发明专利]一种基于FMCW移动平台的生命体征检测与成像方法

权利要求书

1.一种基于FMCW移动平台的生命体征检测与成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、FMCW移动平台在场景内按直线轨迹运行采集原始回波信号r(s_t)，之后对原始回波信号r(s_t)进行预处理，并对其进行SAR成像，获得成像结果I；具体为：

步骤1-1、FMCW雷达沿直线轨迹运行，运行的方向为方位向，FMCW雷达照射方向垂直于运行轨迹，照射方向为距离向；

FMCW雷达采集的原始回波信号为r(s_t)，其中s_t是雷达接收时间，s_t∈[0,T]，T为雷达信号的持续时间；去除r(s_t)中的直流信号获得回波信号r'(s_t)；

步骤1-2、对r'(s_t)进行预处理，具体为：将回波信号r'(s_t)储存为含有M_p×N_p个点的回波矩阵f(t_F,t_a)，其中，t_F为快时间，t_a为方位慢时间；回波矩阵f(t_F,t_a)的行为距离向，列为方位向；回波矩阵f(t_F,t_a)的每一行存储一个脉冲重复周期τ内得到的回波信号，一个脉冲重复周期τ内有N_p个采样点，回波矩阵f(t_F,t_a)共包含M_p个脉冲重复周期；

步骤1-3、利用改进的RD算法对雷达回波矩阵f(t_F,t_a)进行SAR成像；具体为：

步骤1-3-1、对雷达回波矩阵f(t_F,t_a)的方位向进行FFT变换，将其转换到距离多普勒域F(t_F,f_a)，f_a为方位向的频率；

步骤1-3-2、利用频率滤波器处理信号F(t_F,f_a)，对非线性频率进行修正，修正后的信号为F₁(t_F,f_a)，所述频率滤波器的公式为：

式中，c为光速，d为雷达距离目标的直线最小距离，为距离徙动，ε'(t_F)为非线性相位误差，λ为发射波长，v为雷达平台的移动速度；

步骤1-3-3、利用频移补偿滤波器对信号F₁(t_F,f_a)进行处理，消除信号F₁(t_F,f_a)中的多普勒频移，获得信号F₂(t_F,f_a)；所述的频移补偿滤波器的公式为：

H₂(t_F,f_a)＝exp(-j2πf_at_F)

步骤1-3-4、对信号F₂(t_F,f_a)的距离向进行FFT变换，将其转换到二维频域得到信号F₃(f,f_a)，其中f为距离向的频率；

步骤1-3-5、利用改进后的相位补偿滤波器对信号F₃(f,f_a)进行处理，获得相位修正后的信号F₄(f,f_a)，所述改进后的相位补偿滤波器公式为：

式中，k_r为扫频速率；

步骤1-3-6、利用方位向匹配滤波器对信号F₄(f,f_a)进行处理，获得方位向聚焦后的信号F₅(f,f_a)，所述方位向匹配滤波器公式为：

步骤1-3-7、对信号F₅(f,f_a)的方位向进行IFFT，将其转换到距离向的频域上，获得雷达回波矩阵f(t_F,t_a)的成像结果I；

步骤2、在步骤1的成像结果I中定位各个目标的位置TP_n，依据目标的位置信息从原始回波信号中提取对应的回波片段Tvs_n；

步骤3、对步骤2提取的回波片段Tvs_n进行预处理、短时傅里叶变换及频率曲线提取、去运动补偿以及平滑处理，进而提取目标包含的生命体征信息；

步骤4、对步骤3提取的生命体征信息进行分析，去除成像场景中的非生命体，获得成像结果I’，完成场景内的生命体成像与生命体征检测。